海洋能够吸收人类排放的二氧化碳总量的1-4%。 二氧化碳溶解在海水中，形成碳酸，导致海水酸化。 结果，自工业革命以来，海洋的酸度增加了约30%，而用于测量海水酸度的海洋pH值一直在下降。
目前的海洋酸化速度是近3亿年来前所未有的，甚至超过了历史上四次因二氧化碳大规模自然释放而导致地球生命大规模灭绝的酸化速度。 2024年，发表在《自然地球科学》杂志上的一项题为“大规模二氧化碳释放背景下钙质海洋生物的脆弱性”的研究发现，今天海洋的酸化速度比5500万年前海洋生物大规模灭绝时快10倍。 2024年4月，发表在《科学》杂志上的题为“海洋酸化和二叠纪-三叠纪团块灭绝事件”的研究发现，大量二氧化碳迅速排放到大气中，导致海洋突然酸化，海洋生物大规模灭绝。
为什么海洋酸化会使海洋生物面临如此大的风险？根据美国国家海洋和大气管理局的说法，当二氧化碳溶解在水中时，它会与水分子发生化学反应，降低“海水中碳酸钙矿物质的饱和度，许多海洋生物需要碳酸钙矿物质来构建它们的壳和骨骼。 在富含多种海洋生物的海水中，碳酸钙矿物质是过饱和的（过量），可以被包括珊瑚、软体动物和一些浮游生物在内的“钙化生物”利用。 随着海洋吸收越来越多的二氧化碳，越来越多的海水中碳酸钙矿物质不饱和，这些钙化生物面临极大的威胁。 2024年，世界气象组织（WMO）表示，除了减少钙化外，“酸化对海洋生物群的其他影响包括降低生存、发育、生长速度以及抑制生理功能和生物多样性的变化”。
2015 年发表在《科学》杂志上的一篇研究文章总结说，它发生在 252亿年前的二叠纪和三叠纪星团灭绝事件是“历史上已知最大的物种灭绝事件”。 由于火山喷发，大量的二氧化碳被缓慢地排放到大气中，然后迅速释放出来。 研究人员发现，“在灭绝的第二阶段，大量的碳被迅速排出，导致突然的海洋酸化事件和严重钙化的海洋群落的灭绝”。 这种灭绝有多严重？它不仅导致90%的海洋生物灭绝，还导致70%的陆地动植物灭绝。
长期以来，气候科学家一直特别关注海洋酸化，部分原因是它影响了世界粮食生产。 2024年6月，美国国家科学院的70名成员签署了一份关于海洋酸化的联合声明。 来自主要发达国家和发展中国家的科学家警告说，“海洋酸化至少在数万年内是不可逆转的”，“海洋酸化导致海洋水产品严重短缺，影响食品生产和渔业安全，以及人类健康和福祉”。
据估计，仅珊瑚礁就养活了大约四分之一的海洋生物。 美国国家海洋和大气管理局解释说：“生活在珊瑚礁生态系统中的鱼类为超过 5 亿人提供了重要的食物**。 海水变暖和海洋酸化已经对世界各地的主要珊瑚礁造成了巨大破坏，这些珊瑚礁很可能在21世纪内消失。 澳大利亚海洋科学研究所前首席科学家、海洋科学家、高级珊瑚专家Je.n.“科学研究清楚地表明，如果我们不改变生活方式，世界各地的珊瑚礁将在我们下一代的有生之年消失，”魏龙写道。 ”
2024年美国西海岸俄勒冈州和华盛顿州发生的“牡蛎崩溃”表明，海洋酸化和碳污染已成为美国牡蛎养殖业的主要威胁。 正如美国国家海洋和大气管理局（National Oceanic and Atmospheric Administration）所指出的，“美国西海岸水产养殖和自然生态系统中的牡蛎繁殖几乎完全失败”，牡蛎幼苗死亡总数超过100万。 为什么？我们认为这是因为沿海水域的快速酸化，这阻止了牡蛎幼苗形成生存所需的贝壳。 然而，2024年12月发表在《自然气候变化》杂志上的一项关于太平洋牡蛎和紫贻贝幼苗的研究表明，“幼虫在初始阶段对[碳酸钙]饱和比对二氧化碳或pH值更敏感”。 因此，最重要的问题是海水中可用的碳酸钙总量与最大可溶性值的比例。
研究结果表明，二氧化碳浓度的上升正以惊人的速度威胁着海洋生物。 主要作者、俄勒冈州立大学的海洋生态学家和生物地球化学家George Waldbather解释了原因：
牡蛎和贻贝幼虫对（碳酸钙）饱和敏感，通过增加二氧化碳浓度来降低饱和度。 只有“几十年到几个世纪”，我们才会打破（碳酸钙）饱和的安全阈值，这比二氧化碳的增加和pH值的下降对贝类幼虫构成威胁要早得多。 “例如，按照目前的变化速度，俄勒冈州近海水域没有多少水可以吸收二氧化碳，而不会超过饱和安全阈值，”Waldbather 说。 ”
研究表明，海洋二氧化碳水平的上升速度比预期的要快得多。